Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, nhu cầu xây dựng các tổ hợp công trình công cộng, trung tâm thương mại và cao ốc phức hợp phục vụ đời sống dân cư tại Thành phố Hồ Chí Minh gia tăng nhanh chóng. Đối với các công trình cao tầng, hệ thống cung cấp điện giữ vai trò then chốt trong việc duy trì vận hành ổn định, tiết kiệm năng lượng và đảm bảo các tiêu chí kỹ thuật: an toàn, ổn định, tin cậy, liên tục và kinh tế. Một hệ thống điện hoàn chỉnh bao gồm các phân hệ: điện nặng, điện nhẹ, phòng cháy chữa cháy (PCCC), điều hòa không khí và thông gió. Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà Opal Skyview" được thực hiện nhằm giải quyết bài toán thiết kế kỹ thuật cung cấp điện toàn diện cho một tổ hợp chung cư cao tầng thực tế.

Mục đích nghiên cứu của đồ án được xác định gồm 4 nội dung:

  1. Tìm ra phương án cung cấp điện tối ưu cho tòa nhà nhằm sử dụng năng lượng điện một cách hợp lý, an toàn, ổn định, tin cậy, liên tục và kinh tế, nâng cao chất lượng dịch vụ để cạnh tranh trên thị trường.
  2. Tạo ra môi trường sinh hoạt, vui chơi, mua sắm an toàn điện cho khách hàng; góp phần giảm thiểu tổn thất điện năng, nguy cơ cháy nổ và mất an toàn điện.
  3. Củng cố kiến thức lý thuyết đã học, vận dụng vào thực tế kỹ thuật và làm quen với quy trình thiết kế công trình sau này.
  4. Lĩnh hội kinh nghiệm và kiến thức thực tiễn từ giáo viên hướng dẫn trong quá trình thực hiện đồ án.

Nội dung và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án bao gồm 8 nhiệm vụ trọng tâm:

  1. Xác định phụ tải tính toán của toàn bộ tòa nhà.
  2. Tính chọn trạm biến áp cấp nguồn (15-22kV/0,4kV).
  3. Tính chọn máy phát điện dự phòng (15-22kV/0,4kV).
  4. Tính chọn hệ thống dây dẫn và thanh dẫn busway.
  5. Lựa chọn các thiết bị đóng cắt, bảo vệ phía trung thế và hạ thế.
  6. Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho công trình.
  7. Thiết kế hệ thống nối đất an toàn và chống sét trực tiếp.
  8. Lập bảng dự toán kinh phí và lựa chọn danh mục thiết bị cho tòa nhà.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng: Dự án Tòa nhà Chung cư Opal Skyview tọa lạc tại mặt tiền đại lộ Phạm Văn Đồng, quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh.
  • Quy mô kiến trúc: Tòa nhà xây mới có chức năng thương mại, văn phòng lưu trú, giải trí và căn hộ; quy mô gồm 21 tầng nổi, 2 tầng hầm với hơn 500 căn hộ cao cấp. Phân bổ công năng chi tiết:
    • Tầng hầm 1 và hầm 2: Khu kỹ thuật cơ điện (M&E) và bãi đỗ xe, diện tích mỗi tầng là 1.926 m².
    • Tầng 1 và tầng 2: Khu sinh hoạt và giải trí, diện tích mỗi tầng là 1.242 m².
    • Tầng 3 đến tầng 6: Khu văn phòng lưu trú, diện tích mỗi tầng là 990 m², bố trí 11 căn Officetel mỗi tầng.
    • Tầng 7 đến tầng 20: Khu căn hộ cao cấp, diện tích sàn mỗi tầng là 990 m² gồm 11 căn hộ/tầng (5 căn loại B1 diện tích 71,8 m²; 1 căn B2 diện tích 77,5 m²; 1 căn B3 diện tích 75,8 m²; 1 căn B4 diện tích 81,5 m²; 1 căn B5 diện tích 82,1 m²; 1 căn B6 diện tích 76,7 m²; 1 căn C diện tích 93,5 m²).
    • Tầng 21: Khu căn hộ cao cấp diện tích sàn 990 m² gồm 7 căn Skyview (Sk1: 88,4 m²; Sk2: 64,8 m²; Sk3: 64,2 m²; Sk4: 63,4 m²; Sk5: 74,6 m²; Sk6: 72,0 m²; Sk7: 62,4 m²).
    • Tầng mái: Bố trí các thiết bị chuyên dụng như quạt hút khói hành lang, bồn nước sinh hoạt, bơm tăng áp và hệ thống tiếp địa chống sét.
  • Giới hạn phạm vi: Đồ án tập trung nghiên cứu, tính toán phần mạch động lực, phân phối điện hạ thế, chiếu sáng, chống sét, nối đất và lập dự toán thiết bị chính cho công trình.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật áp dụng

Nghiên cứu sử dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia (TCVN, TCXD, QCXDVN, 11TCN, TCN) và tiêu chuẩn quốc tế (IEC, BS, ISO, ANSI/UL, NFPA, NFC, NZS/AS) làm cơ sở tính toán và đối chuẩn thiết kế:

Phân hệ thiết kế Hệ thống tiêu chuẩn và quy chuẩn áp dụng
Xác định phụ tải tính toán IEC 60364-2009, TCVN 7447-2010, TCVN 9206-2012, QCXDVN 01-2008/BXD, TCVN 5699-2007
Trạm biến áp IEC 60076-2011, TCVN 8525-2010, TCVN 6306-1:2006, 11TCN-20-2006
Máy phát điện dự phòng TCVN 9729-2013, IEC 60034-2014, BS 5514-1-1996, ISO 3046-1-1995
Bộ tụ bù hạ thế IEC 60831-2014, IEC 60255-2013, IEC 60068-2013
Dây cáp điện và busway TCVN 9207-2012, IEC 60364-5-52-2012, TCVN 6610-2007, TCVN 5935-2013, TCVN 6612-2007, TCVN 6483-1999 (IEC 1089-1991), TCVN 5935-1-2013, IEC 60529-2013, IEC 61439-1-2011, IEC 61439-2-2011, IEC 6033-2002, ANSI UL 857-2009
Thiết bị đóng cắt và tủ điện TCVN 6592-2009 (IEC 60947:2009), TCVN 6434-2008 (IEC 60898:2002), TCVN 6950:2007 (IEC 61008:2006), IEC 62271-2011, TCVN 8096-2010, IEC 61439-2011, TCVN 4255-2008
Thiết bị đo lường IEC 60044-2003, IEC 60051-2002, IEC 62052-2003, TCVN 9206-2012, TCVN 7691-2007, VDE0414, BS 7626, IEC 185
Thiết kế chiếu sáng TCXD 16-1996, TCVN 3743, TCVN 7114-2008, TCVN 4400-1987, IEC 62471-2006, TCVN 8782:2011/IEC 62560:2011, TCVN 7722-1:2009/IEC 60598-1:2008
Nối đất và chống sét TCVN 9358-2012, TCVN 7447-5-54-2005, TCN 68-174-2006, NFPA 780, NZS/AS 1768-1991, TCVN 4756:1989, NFC 17-102-1995, TCXDVN 9385:2012, IEC 61024-1-1:1993

Phương pháp tính toán và thiết kế kỹ thuật

  • Tính toán phụ tải: Áp dụng phương pháp tính công suất theo hệ số nhu cầu và hệ số đồng thời: $P_{tt} = k_s \sum_{i=1}^{n} (k_{ui} \cdot P_i)$, tổng hợp công suất từ phụ tải động lực công cộng ($P_{ĐL}$) và khối căn hộ ($P_{CH}$).
  • Chọn máy biến áp và máy phát điện: Chọn công suất định mức máy biến áp thỏa mãn $S_T \ge S_{tt}$ với hệ số dự phòng mở rộng 5%–20%. Chọn công suất máy phát điện dự phòng $S_G$ dựa trên công suất phụ tải an toàn, khẩn cấp ($S_s$) theo điều kiện $S_s \le S_G \le k% \cdot S_T$.
  • Bù công suất phản kháng: Xác định dung lượng bù cần thiết $Q_{bù} = P_{tt} (\tan\varphi_1 - \tan\varphi_2)$ để nâng hệ số công suất từ $\cos\varphi_1 = 0,8$ lên $\cos\varphi_2 = 0,93$, sử dụng phương án bù ứng động tập trung nhiều cấp.
  • Tính chọn tiết diện cáp và kiểm tra sụt áp: Chọn tiết diện dây pha theo điều kiện phát nóng kết hợp thiết bị bảo vệ $I_z \ge I_n / k$, kiểm tra độ sụt áp 1 pha $\Delta U = 2 I_B (R\cos\varphi + X\sin\varphi) L$ và 3 pha $\Delta U = \sqrt{3} I_B (R\cos\varphi + X\sin\varphi) L$. Lựa chọn tiết diện dây trung tính có xét đến tỷ lệ sóng hài bậc 3 (TH) và dây tiếp địa bảo vệ (PE) theo quy chuẩn.
  • Tính toán chiếu sáng: Xác định chỉ số phòng $RI$, hệ số sử dụng $\omega$, hệ số suy giảm ánh sáng $LLF$ và tính số lượng đèn cần thiết theo độ rọi yêu cầu cho từng khu vực công năng, ứng dụng công cụ phần mềm DIALux.
  • Tính toán nối đất và chống sét: Tính toán hệ thống tiếp địa nhân tạo nhiều cọc kết hợp cáp đồng trần và hóa chất giảm điện trở đất (GEM) theo các công thức điện trở cọc $r_c$, điện trở thanh nối $r_t$, điện trở tổng hệ thống $R_{HT}$. Tính bán kính bảo vệ của kim thu sét phát xạ sớm ESE theo công thức: $R_p = \sqrt{h(2D - h) + \Delta L(2D + \Delta L)}$.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống cung cấp điện tòa nhà Opal Skyview được thiết kế theo cấu trúc phân phối tập trung kết hợp mạng hình tia và trục dẫn busway thẳng đứng:

[Nguồn lưới 22kV TP.HCM] (Cáp ngầm Cu/XLPE/DSTA/PVC 3x240mm²)
[Tủ đóng cắt trung thế RMU Schneider RM6 (24kV - 630A)]
[Máy biến áp khô THIBIDI 1250kVA - 22/0,4kV (Dyn11)]
   [Tủ tổng LV-MSB-1]        [Tủ bù 400kVAR]          [Bộ chuyển nguồn ATS]
   (Tầng hầm 1 đến Tầng 21)                   (Tải công cộng & PCCC)
[Tủ tầng DB & Tủ căn hộ]                    [Tủ động lực PCCC, Bơm, Quạt, Thang máy]

1. Kiến trúc cấp nguồn trung áp và trạm biến áp

  • Nguồn cấp trung thế: Nguồn 3 pha 15(22)kV, 50Hz từ lưới điện Thành phố Hồ Chí Minh, sử dụng cáp ngầm $1\times 3C-240\text{ mm}^2$ Cu/XLPE/DSTA/PVC-24kV luồn trong ống HDPE đi ngầm đến tường vây tầng hầm 1, sau đó đi nổi trên thang cáp dẫn vào tủ RMU.
  • Tủ trung thế RMU: Sử dụng tủ RM6 NE-IBI 24kV của hãng Schneider Electric, gồm ngăn dao cắt lộ đến 630A và ngăn bảo vệ máy biến áp 200A, cách điện bằng khí SF6, tích hợp rơ-le kỹ thuật số (chức năng 46, 49, 50, 50N, 51, 51N).
  • Trạm biến áp: Trang bị 01 máy biến áp khô 3 pha do THIBIDI sản xuất, công suất định mức 1250kVA, điện áp 22 ± 2x2,5%/0,4kV, tổ đấu dây Dyn11, phương pháp làm mát AF, đặt tại phòng kỹ thuật trạm biến áp ở tầng hầm 1.

2. Nguồn dự phòng và hệ thống phân phối hạ thế

  • Máy phát điện dự phòng: Lắp đặt 01 tổ máy phát điện Diesel Cummins Model CDS-440KT (động cơ Cummins NTAA855-G7A, đầu phát Stamford), công suất liên tục 400kVA, công suất dự phòng 440kVA, điện áp 400V 3 pha 4 dây 50Hz, bồn dầu dung tích 600 lít. Máy phát đặt tại phòng cách âm tầng hầm 1 (độ ồn $\le 75\text{ dB(A)}$ đo cách 1m/4m), tự động khởi động và đóng điện qua bộ chuyển đổi nguồn tự động ATS trong vòng 10 giây khi mất điện lưới hoặc có tín hiệu báo cháy.
  • Phân phối hạ thế: Hệ thống điện hạ áp 380V/220V 3 pha 5 dây (3P+N+PE). Tủ điện hạ thế chính được phân tách thành 2 tủ riêng biệt:
    • Tủ LV-MSB-1: Cấp nguồn cho khối căn hộ và văn phòng officetel.
    • Tủ LV-MSB-2: Cấp nguồn cho phụ tải công cộng, hệ thống chiếu sáng sảnh/hầm và các tải khẩn cấp PCCC (nhận điện dự phòng từ máy phát điện qua ATS).
  • Bộ tụ bù hạ thế: Bù tập trung tại thanh cái tủ hạ thế chính gồm 8 bước tụ khô dung lượng 50kVAR/bước (hãng Mikro), tổng dung lượng bù 400kVAR, điều khiển tự động đóng cắt theo hệ số $\cos\varphi$.
  • Hệ thống thanh dẫn Busway: Sử dụng thanh dẫn nhôm đúc 3P4W+50%E của Schneider Electric; đoạn nối từ máy biến áp vào tủ phân phối chính có dòng định mức 2000A, trục đứng dẫn điện từ tầng hầm 1 lên tầng 21 có dòng định mức 1600A (cấp bảo vệ IP54).

3. Hệ thống chiếu sáng, tiếp địa và chống sét

  • Chiếu sáng: Chiếu sáng tầng hầm và kỹ thuật dùng đèn huỳnh quang T5/T8 chống ẩm IP56 hoặc chống nổ; khu sảnh, hành lang và căn hộ sử dụng đèn LED âm trần, áp trần (Philips, Rạng Đông). Hệ thống thoát hiểm trang bị đèn Exit 3W, đèn sự cố 2x5W kèm bộ lưu điện dự phòng 2 giờ và cảm biến chuyển động góc 180°.
  • Nối đất an toàn và đẳng thế: Sử dụng hệ thống bãi tiếp địa liên kết đẳng thế qua van cân bằng điện thế (kích hoạt đóng mạch khi chênh lệch thế vượt 350V, khả năng chịu dòng sét 100kA). Cấu trúc bãi cọc gồm cọc thép mạ đồng $\varnothing 16\text{ mm} \times 2.400\text{ mm}$ khoan sâu kết hợp hợp chất GEM và cáp đồng trần $70\text{ mm}^2$ hàn hóa nhiệt. Điện trở yêu cầu: bãi tiếp địa điện nhẹ $R \le 1,\Omega$, trung - hạ thế $R \le 1,\Omega$, bãi tiếp địa chống sét $R \le 10,\Omega$.
  • Chống sét trực tiếp: Lắp đặt 01 kim thu sét phát xạ sớm ESE Stormaster (LPI - Úc) trên đỉnh cột Inox 304 cao 5m tại tầng mái, thời gian phát tia tiên đạo $\Delta T = 50,\mu\text{s}$, cấp bảo vệ Level II, đạt bán kính bảo vệ cực đại $R_p = 95\text{ m}$ bao phủ toàn bộ khối công trình.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Mở đầu

Chương 1 trình bày tổng quan về nhu cầu phát triển cơ sở hạ tầng, cao ốc phức hợp tại đô thị và tầm quan trọng của bài toán thiết kế điện công trình cao tầng. Tác giả nêu rõ mục đích nghiên cứu, 8 nội dung công việc cần giải quyết và xác lập giới hạn phạm vi nghiên cứu tập trung vào phần mạch động lực. Chương này cung cấp chi tiết số liệu quy hoạch kiến trúc của tòa nhà Opal Skyview (21 tầng nổi, 2 tầng hầm, cơ cấu diện tích từng tầng từ tầng hầm đến tầng mái, phân loại diện tích căn hộ từ B1 đến B6, căn C và các căn hộ cao cấp Skyview Sk1–Sk7) cùng 7 yêu cầu kỹ thuật then chốt trong thiết kế cơ điện.

Chương 2: Phương pháp thiết kế

Chương 2 là chương trọng tâm về mặt lý thuyết và quy trình tính toán kỹ thuật. Tác giả trích dẫn và hệ thống hóa toàn bộ các tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam và quốc tế liên quan. Nội dung chương trình bày chi tiết cơ sở toán học và thuật toán lựa chọn thiết bị cho 8 phân hệ:

  1. Phương án cấp nguồn trung thế 22kV và sơ đồ phân phối hạ thế qua 2 tủ LV-MSB-1 và LV-MSB-2.
  2. Công thức xác định phụ tải tính toán tổng hợp cho khối sinh hoạt, thương mại và khối động lực kỹ thuật.
  3. Phương pháp lựa chọn máy biến áp khô 1250kVA và kiểm tra hệ số quá tải, dự phòng.
  4. Tiêu chuẩn và phương pháp xác định công suất máy phát điện dự phòng 400kVA cùng giải pháp tiêu âm $\le 75\text{ dB}$.
  5. Tính toán dung lượng bù công suất phản kháng 400kVAR (8 bước $\times 50\text{ kVAR}$) nâng $\cos\varphi$ lên 0,93.
  6. Phương pháp tính chọn dây dẫn cáp điện (Cu/XLPE/PVC, Cu/FR-PVC), kiểm tra độ sụt áp, bảng tra tỷ lệ sóng hài dây trung tính và tiết diện dây PE.
  7. Tiêu chuẩn và công thức tính chọn Busway (1600A–2000A), máy cắt không khí ACB 2000A, aptomat khối MCCB, MCB, RCBO chống giật 30mA, vỏ tủ điện Form 3B và thiết bị đo lường công tơ EMIC.
  8. Phương pháp thiết kế chiếu sáng bằng phần mềm DIALux, tính toán điện trở bãi tiếp địa nhiều cọc kết hợp GEM và tính bán kính bảo vệ kim thu sét phát xạ sớm ESE.

Chương 3: Kết quả tính toán

Chương 3 tổng hợp kết quả thiết kế kỹ thuật dưới dạng danh mục 21 bản vẽ nguyên lý và mặt bằng bố trí lắp đặt hoàn chỉnh của công trình:

  1. Sơ đồ nguyên lý tủ trung thế (RMU).
  2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống tiếp địa.
  3. Sơ đồ nguyên lý tủ điện tổng hạ thế LV-MSB1.
  4. Sơ đồ nguyên lý tủ điện tổng hạ thế LV-MSB2.
  5. Sơ đồ nguyên lý tủ điện phân phối tờ 1 đến tờ 7 (7 bản vẽ).
  6. Mặt bằng bố trí cấp nguồn tầng hầm 1.
  7. Mặt bằng bố trí cấp nguồn tầng 4 đến tầng 6.
  8. Mặt bằng bố trí cấp nguồn tầng 8 đến tầng 20.
  9. Mặt bằng bố trí tiếp địa tầng hầm 2.
  10. Mặt bằng bố trí chống sét tầng 19 đến tầng 20.
  11. Mặt bằng bố trí chống sét tầng 21.
  12. Mặt bằng bố trí chống sét tầng mái.
  13. Mặt đứng bố trí chống sét công trình.
  14. Mặt bằng bố trí hệ thống điện căn hộ điển hình B1a.
  15. Mặt bằng bố trí hệ thống điện căn hộ officetel điển hình 01.

Chương 4: Thông số kỹ thuật

Chương 4 tổng hợp các bảng đặc tính kỹ thuật chi tiết của danh mục vật tư, thiết bị được lựa chọn cho dự án:

  • Tủ trung thế RMU Schneider RM6 NE-IBI 24kV, dòng định mức 630A/200A, dòng chịu ngắn mạch 25kA/3s, bảo vệ IP67.
  • Cáp ngầm trung thế Cadivi $1\times 3C-240\text{ mm}^2$ Cu/XLPE/SWA/PVC-24kV, ruột đồng 61 sợi, $R_{20^\circ\text{C}} \le 0,0754,\Omega/\text{km}$.
  • Điện năng kế 3 pha EMIC MV3E4 (3x220/380V, 50Hz, cấp chính xác 1 hoặc 2).
  • Máy biến áp khô THIBIDI 1250kVA-22/0,4kV, cuộn dây nhôm, tổn thất không tải $P_0 = 2.785\text{ W}$, tổn thất ngắn mạch $P_k = 11.500\text{ W}$, $U_k% = 6%$, khối lượng 3.600 kg.
  • Máy phát điện Cummins Model CDS-440KT 400kVA (dự phòng 440kVA), tiêu hao nhiên liệu 60 lít/giờ ở 100% tải, bồn dầu 600 lít, khối lượng 7.650 kg.
  • Tụ bù khô Mikro 50kVAR/440V, dòng định mức 65,6A, điện dung $822,1,\mu\text{F}$, màng Metalized Polypropylene.
  • Máy cắt hạ thế ACB LS AS-20E3-20A loại 3 cực, dòng định mức 2000A, dòng cắt $I_{cu} = 65\text{ kA}$ (415V), $I_{cs} = 100% I_{cu}$, $I_{cm} = 143\text{ kA}$.
  • Aptomat khối MCCB LS (dòng định mức 16A đến 250A, dòng cắt $I_{cu} = 37\text{ kA}$ ở 415V và 85kA ở 220V), MCB LS dòng cắt 4,5–10kA, RCBO LS dòng rò tác động 30mA.
  • Cáp hạ thế Cadivi CV, CXV tiết diện từ $1,5\text{ mm}^2$ đến $300\text{ mm}^2$, cáp chống cháy Cu/FR-PVC.
  • Busway Schneider dẫn điện vỏ nhôm đúc sandwich 1600A và 2000A (cấp bảo vệ IP54, điện áp cách điện 1000V).
  • Đèn LED tube T5/T8 (14W, 22W) và LED Downlight (3W đến 22W) Philips/Rạng Đông, chỉ số hoàn màu CRI 75, hiệu suất phát quang 70–80 lm/W.
  • Kim thu sét phát xạ sớm ESE Stormaster (LPI - Úc), thời gian phóng điện sớm $50,\mu\text{s}$, bán kính bảo vệ cực đại 95m.

Chương 5: Lập bảng dự toán cho công trình

Chương 5 lập bảng tiên lượng dự toán chi tiết khối lượng, đơn giá và thành tiền cho từng hạng mục thi công lắp đặt hệ thống điện của tòa nhà (chi tiết số liệu được tổng hợp ở phần kết quả nghiên cứu).

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán và dự toán kinh phí

Đồ án đã hoàn thành thiết kế kỹ thuật và bóc tách khối lượng dự toán kinh phí chi tiết cho toàn bộ các hạng mục cơ điện chính của tòa nhà Opal Skyview (mức thuế VAT áp dụng 10%):

Hạng mục dự toán Chi phí trước thuế (VNĐ) Thuế VAT 10% (VNĐ) Tổng chi phí sau thuế (VNĐ)
1. Hệ thống chiếu sáng (Đèn chiếu sáng trong, ngoài, căn hộ, bộ lưu điện 2h, cảm biến chuyển động) 2.447.190.010 244.719.001 2.691.909.011
2. Hệ thống tủ điện (Tủ tổng MSB, tủ động lực MCCP, tủ phân phối tầng DB, tủ căn hộ) 2.131.901.000 213.190.100 2.345.091.100
3. Hệ thống công tắc - ổ cắm (Công tắc đơn/đôi/ba, dimmer, ổ cắm đơn chống thấm, ổ cắm đôi, ổ cắm TV) 480.394.800 48.039.480 528.434.280
4. Dây cáp - Máng cáp (Ống Sleeve GI, ống HDPE, ống PVC, thang máng cáp, cáp trung - hạ thế, cáp chống cháy) 2.288.101.688 228.810.169 2.516.911.857
5. Hệ thống chống sét - Tiếp địa (Kim ESE, trụ inox, cọc đồng, hóa chất GEM, băng nhôm, cáp đồng trần, van đẳng thế) 217.431.100 21.743.110 239.174.210

Các gói thiết bị công suất lớn thuộc hệ thống nguồn chính (giá trị trước thuế):

  • Tủ trung thế RMU Schneider: 314.060.000 VNĐ.
  • Máy biến áp khô THIBIDI 1250kVA 22/0,4kV: 599.770.000 VNĐ.
  • Tổ máy phát điện dự phòng Cummins 400kVA (kèm bồn dầu, ống khói, tiêu âm): 1.237.090.000 VNĐ.
  • Hệ thống thanh dẫn Busway 1600A: 776.148.425 VNĐ.

Giải pháp kỹ thuật tác giả đề xuất

  • Tách biệt hoàn toàn hệ thống cấp nguồn sinh hoạt và hệ thống tải PCCC khẩn cấp qua 2 tủ điện chính riêng biệt (LV-MSB-1 và LV-MSB-2), cho phép lực lượng cứu hỏa ngắt toàn bộ điện sinh hoạt mà vẫn duy trì bơm chữa cháy, quạt hút khói và thang máy cứu hộ.
  • Ứng dụng giải pháp thanh dẫn Busway dạng compact sandwich vỏ nhôm thay thế cho phương án cáp truyền thống dọc trục kỹ thuật tòa nhà, giúp giảm không gian lắp đặt, nâng cao độ an toàn chống cháy và hạn chế tổn thất điện áp.
  • Sử dụng van cân bằng đẳng thế liên kết giữa bãi tiếp địa chống sét và bãi tiếp địa an toàn, đảm bảo triệt tiêu hiện tượng điện thế đất chênh lệch khi có xung sét mà vẫn giữ chế độ vận hành độc lập khi làm việc bình thường.

Đóng góp của đề tài

Tác giả đã hiện thực hóa việc ứng dụng đầy đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật Việt Nam và quốc tế mới nhất vào một hồ sơ thiết kế công trình thực tế, xây dựng thành công bộ hồ sơ bản vẽ kỹ thuật 21 tờ cùng bảng bóc tách dự toán thương mại chi tiết, có tính khả thi cao trong thi công xây lắp.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Theo giới hạn nghiên cứu được công bố trong văn bản, đồ án chỉ tập trung chuyên sâu vào phần mạch động lực, hệ thống cấp nguồn chính (trung thế, máy biến áp, máy phát, phân phối hạ thế, chiếu sáng, tiếp địa và chống sét). Đồ án chưa đi sâu vào thiết kế chi tiết hệ thống điện nhẹ (ELV - mạng dữ liệu, camera an ninh, kiểm soát vào ra, âm thanh công cộng), hệ thống quản lý tòa nhà tự động (BMS) cũng như các mạch điều khiển chi tiết của hệ thống điều hòa không khí trung tâm (HVAC).
  • Hướng mở rộng: Mở rộng nghiên cứu thiết kế tích hợp toàn diện hệ thống điện nhẹ ELV, xây dựng giải pháp tự động hóa quản lý năng lượng thông minh BMS và mô phỏng đánh giá độ tin cậy lưới điện nội bộ theo các kịch bản sự cố phức tạp.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án tốt nghiệp này mang lại giá trị tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên và giảng viên ngành Kỹ thuật Điện, Công nghệ Kỹ thuật Điện - Điện tử, Hệ thống Điện: Làm tài liệu tham khảo mẫu về quy trình tính toán thiết kế cung cấp điện công trình cao tầng, phương pháp sử dụng phần mềm chiếu sáng DIALux và cách thức áp dụng các tiêu chuẩn TCVN/IEC vào đồ án tốt nghiệp.
  • Kỹ sư thiết kế cơ điện (M&E): Tham khảo các bảng thông số kỹ thuật thực tế của các thiết bị đóng cắt (ACB, MCCB, MCB), máy biến áp khô THIBIDI, máy phát điện Cummins, hệ thống Busway Schneider và phương pháp bóc tách khối lượng, lập dự toán chi phí xây lắp cơ điện công trình.

Câu hỏi thường gặp

1. Nguồn trung thế cấp vào tòa nhà Opal Skyview có thông số kỹ thuật và phương án đi dây như thế nào?
Nguồn trung thế cấp vào công trình lấy từ lưới điện Thành phố Hồ Chí Minh với cấp điện áp 3 pha 15(22)kV, tần số 50Hz. Dây dẫn sử dụng loại cáp ngầm $1\times 3C-240\text{ mm}^2$ Cu/XLPE/DSTA/PVC-24kV luồn trong ống HDPE đi ngầm dưới đất đến vách tường vây tầng hầm 1, sau đó đi nổi trên thang cáp dẫn tới tủ điện trung thế RMU Schneider đặt tại phòng kỹ thuật tầng hầm 1.

2. Máy biến áp và tổ máy phát điện dự phòng của công trình được chọn có thông số ra sao?
Công trình sử dụng 01 máy biến áp khô 3 pha THIBIDI công suất 1250kVA, cấp điện áp 22 ± 2x2,5%/0,4kV, tổ đấu dây Dyn11 làm mát kiểu AF. Nguồn dự phòng sử dụng 01 máy phát điện Diesel Cummins Model CDS-440KT có công suất dài hạn 400kVA, công suất dự phòng 440kVA, bình dầu 600 lít, tự động khởi động cấp điện qua tủ ATS trong 10 giây khi mất điện lưới hoặc có tín hiệu báo cháy, độ ồn đo cách phòng máy 1m/4m không quá 75 dB(A).

3. Phương án bù công suất phản kháng cho hệ thống hạ thế được thiết kế như thế nào?
Hệ thống sử dụng phương án bù ứng động tập trung trên thanh cái hạ thế tại tủ điện chính MSB của máy biến áp. Tổng dung lượng bù là 400kVAR gồm 8 bước tụ khô dung lượng 50kVAR/bước (hãng Mikro, mã hiệu MKC-445400KT), có khả năng tự động đóng/cắt theo bộ điều khiển để duy trì hệ số công suất hệ thống đạt $\cos\varphi_2 = 0,93$ (từ mức $\cos\varphi_1 = 0,8$ trước khi bù).

4. Giải pháp chống sét và hệ thống tiếp địa của tòa nhà được cấu hình với thông số kỹ thuật gì?
Hệ thống chống sét sử dụng 01 kim thu sét phát xạ sớm ESE Stormaster (LPI - Úc) gắn trên trụ đỡ inox cao 5m ở tầng mái, thời gian phóng điện sớm $50,\mu\text{s}$, đạt bán kính bảo vệ cực đại 95m ở cấp bảo vệ Level II. Hệ thống tiếp địa sử dụng cọc thép bọc đồng $\varnothing 16\text{ mm} \times 2,4\text{ m}$ kết hợp hóa chất GEM, cáp đồng trần $70\text{ mm}^2$ và van cân bằng đẳng thế chịu dòng sét 100kA (đóng mạch khi quá áp $>350\text{V}$). Yêu cầu điện trở nối đất: mạng điện nhẹ và trung - hạ thế đạt $R \le 1,\Omega$, tiếp địa chống sét đạt $R \le 10,\Omega$.

5. Tổng dự toán kinh phí cho các hạng mục cơ điện chính của tòa nhà là bao nhiêu?
Tổng chi phí sau thuế (VAT 10%) của các hạng mục bóc tách trong đồ án bao gồm: Hệ thống chiếu sáng (2.691.909.011 VNĐ), Hệ thống tủ điện (2.345.091.100 VNĐ), Công tắc - ổ cắm (528.434.280 VNĐ), Dây cáp - máng cáp (2.516.911.857 VNĐ), và Hệ thống chống sét - tiếp địa (239.174.210 VNĐ), cùng các khối thiết bị nguồn chính gồm tủ RMU (314.060.000 VNĐ), máy biến áp khô 1250kVA (599.770.000 VNĐ), máy phát điện 400kVA (1.237.090.000 VNĐ) và busway 1600A (776.148.425 VNĐ).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà Opal Skyview" đã xây dựng hoàn chỉnh giải pháp kỹ thuật cấp nguồn động lực, chiếu sáng, chống sét và tiếp địa cho một công trình chung cư cao tầng quy mô 21 tầng nổi và 2 tầng hầm. Các kết quả tính toán đã xác định chính xác cấu hình thiết bị chính gồm trạm biến áp khô THIBIDI 1250kVA, máy phát điện Cummins 400kVA, tụ bù 400kVAR, hệ thống thanh dẫn Busway 1600A-2000A và kim thu sét ESE bán kính 95m. Toàn bộ thiết kế được thể hiện thông qua hệ thống 21 bản vẽ nguyên lý - mặt bằng và bảng dự toán kinh phí chi tiết, đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành và đảm bảo tính khả thi cao trong ứng dụng thực tế.